Connect with us

Künstliche Intelligenz

Alphagenome: Deepmind KI analysiert Auswirkungen von DNA-Veränderungen


Als Wissenschaftler 2003 zum ersten Mal das menschliche Genom sequenzierten, enthüllten sie den vollständigen Satz von DNA-Anweisungen, die einen Menschen ausmachen. Damals war noch nicht klar, was all die drei Milliarden genetischen Buchstaben genau tun.

Mit Alphagenome hat Google Deepmind jetzt nach eigenen Angaben einen großen Schritt zum Verständnis des genetischen Codes gemacht. Alphagenome ist ein KI-Modell, das vorhersagt, welche Auswirkungen kleine Veränderungen in der DNA auf eine Reihe von molekularen Prozessen haben: zum Beispiel, ob ein Gen öfter oder seltener abgelesen wird. Genau solche Fragen sind es, die Biologinnen und Biologen regelmäßig in Laborexperimenten zu beantworten versuchen.

„Wir haben zum ersten Mal ein einziges Modell geschaffen, das die vielen verschiedenen Herausforderungen vereint, die mit dem Verständnis des Genoms verbunden sind“, sagt Pushmeet Kohli, Deepminds Vizepräsident für Forschung.

Vor fünf Jahren veröffentlichte die KI-Abteilung von Google Alphafold, eine Technologie zur Vorhersage der 3D-Form von Proteinen. Diese Arbeit wurde im vergangenen Jahr mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Sie legte außerdem die Basis für die Ausgründung des wirkstoffentwickelnden Unternehmens Isomorphic Labs und auch für einen Boom von Unternehmen, die hoffen, dass KI in der Lage sein wird, neue Medikamente vorzuschlagen.

Alphagenome ist jetzt ein Versuch, die Arbeit der Biologinnen und Biologen zu verbessern. Es soll helfen, grundlegende Fragen zu beantworten, wie die Veränderung von DNA-Buchstaben die Genaktivität beeinflusst und wie sich genetische Mutationen letztendlich auf unsere Gesundheit auswirken.

„Wir haben diese drei Milliarden Buchstaben der DNA, aus denen ein menschliches Genom besteht, aber jeder Mensch ist etwas anders, und wir verstehen nicht ganz, was diese Unterschiede bewirken“, sagt Caleb Lareau, der als computationaler Biologe am Memorial Sloan Kettering Cancer Center, der schon früh Zugang zu Alphagenome hatte. „Dies ist das bisher leistungsfähigste Werkzeug, um das zu modellieren.“

Von Google heißt es, dass Alphagenome für nicht-kommerzielle Nutzer kostenlos sein wird. Des Weiteren sollen alle Details des Modells in Zukunft veröffentlicht werden. Laut Kohli prüft das Unternehmen Optionen, um „die Nutzung dieses Modells durch kommerzielle Einrichtungen“, wie Biotech-Unternehmen, zu ermöglichen.

Lareau zufolge werden mit Alphagenome bestimmte bisher im Labor durchgeführte Experimente künftig virtuell am Computer durchführbar. Bei Untersuchungen von Menschen, die ihre DNA für Forschungszwecke gespendet haben, werden beispielsweise oft Tausende von genetischen Unterschieden festgestellt, von denen jeder die Wahrscheinlichkeit, dass eine Person an einer Krankheit wie Alzheimer erkrankt, leicht erhöht oder verringert.

Lareau sagt, dass die Software von Deepmind verwendet werden könnte, um schnell Vorhersagen darüber zu treffen, wie jede dieser Varianten auf molekularer Ebene funktioniert, was ansonsten zeitaufwändige Laborexperimente erfordern würde. „Man erhält diese Liste von Genvarianten, aber dann möchte ich verstehen, welche davon tatsächlich etwas bewirken, und wo kann ich eingreifen“, sagt er. „Dieses System bringt uns näher an eine gute erste Vermutung darüber, was eine Variante bewirkt, wenn wir sie bei einem Menschen beobachten.“

Man darf allerdings nicht erwarten, dass Alphagenome über einzelne Personen sehr viel vorhersagen kann. Es bietet zwar Anhaltspunkte für die molekularen Details der Genaktivität, aber keine 23andme-ähnlichen Offenbarungen über die Eigenschaften oder die Abstammung einer Person.

„Wir haben Alphagenome nicht für die Vorhersage des persönlichen Genoms entwickelt oder validiert, eine bekannte Herausforderung für KI-Modelle“, heißt es in einer Google-Erklärung. Das KI-System basiert auf der sogenannten Transformer-Architektur, die bei Google entwickelt wurde und auch große Sprachmodelle wie GPT-4 antreibt. Dieses Modell wurde auf Unmengen von experimentellen Daten trainiert, die von öffentlichen wissenschaftlichen Projekten stammen.

Laut Lareau wird das System die tägliche Arbeit seines Labors nicht grundlegend verändern, könnte aber neue Arten der Forschung ermöglichen. Zum Beispiel stoßen Ärzte manchmal auf Patienten mit sehr seltenen Krebsarten, die mit unbekannten Mutationen behaftet sind. Alphagenome könnte Aufschluss darüber geben, welche dieser Mutationen das eigentliche Problem verursachen, und so möglicherweise einen Hinweis auf eine Behandlung geben.

„Ein Kennzeichen von Krebs ist, dass bestimmte Mutationen in der DNA dazu führen, dass die falschen Gene im falschen Kontext exprimiert werden“, sagt Julien Gagneur, Professor für Computermedizin an der Technischen Universität München. „Diese Art von Instrumenten hilft uns dabei, herauszufinden, welche Mutationen die richtige Genexpression stören.“

Der gleiche Ansatz könnte für Patienten mit seltenen genetischen Krankheiten gelten, von denen viele nie erfahren, woher ihre Krankheit kommt, selbst wenn ihre DNA entschlüsselt wurde. „Wir können ihre Genome vorliegen haben, aber wir wissen nicht, welche genetischen Veränderungen die Krankheit verursachen“, sagt Gagneur. Seiner Meinung nach könnte Alphagenome Medizinern einen neuen Weg zur Diagnose solcher Fälle eröffnen.

Einige Forscher streben an, mithilfe der KI ganze Genome von Grund auf neu zu entwerfen und neue Lebensformen zu schaffen. Andere denken, dass die Modelle dazu dienen werden, ein vollständig virtuelles Labor für Medikamentenstudien zu schaffen. „Mein Traum wäre es, eine virtuelle Zelle zu simulieren“, sagte Demis Hassabis, CEO von Google DeepMind, dieses Jahr.

Kohli nennt Alphagenome einen „Meilenstein“ auf dem Weg zu einem solchen System. „Alphagenome wird vielleicht nicht die ganze Zelle in ihrer Gesamtheit modellieren … aber es beginnt, Licht auf die breitere Semantik der DNA zu werfen.“

Dieser Beitrag ist zuerst bei t3n.de erschienen.


(jle)



Source link

Künstliche Intelligenz

Altersverifizierung für Wikipedia? Beschwerde in Großbritannien abgewiesen


Das oberste Gericht in Großbritannien hat einen Antrag der Wikimedia Foundation gegen Teile des neuen Online Safety Acts abgelehnt. Die Vorgaben könnten nach Überzeugung der Organisation dafür sorgen, dass die Reichweite der beliebten Onlineenzyklopädie massiv eingeschränkt und zentrale Funktionen abgeschaltet werden müssen. Dem folgte der zuständige Richter am High Court nicht. Er stellte aber klar, dass die Regierung „kein grünes Licht“ dafür habe, die neuen Regeln in einer Art umzusetzen, die den Betrieb der Wikipedia signifikant behindern. Noch sei es jedoch verfrüht, darüber zu urteilen. Obendrein habe bislang keine der Konfliktparteien eine Überprüfung beantragt, ob diese strikten Vorgaben für Wikipedia überhaupt gelten.

Hintergrund des Rechtsstreits sind Vorgaben des Online Safety Acts, der vor allem Kinder und Jugendliche besser im Internet schützen soll. Dafür werden Onlineportalen Kategorien zugeordnet, die mit unterschiedlich strikten Vorgaben verbunden sind. Die Wikimedia Foundation ist überzeugt, dass die Wikipedia anhand des Gesetzestexts in die Kategorie 1 eingestuft werden müsste, das ist die höchste mit den schärfsten Vorgaben. In dem Fall müsste der Betrieb der Onlineenzyklopädie aber fundamental geändert werden, behauptet die Organisation. So müsste die Zahl der Besucher und Besucherinnen der Wikipedia um etwa drei Viertel verringert werden. Zudem müssten zentrale Funktionen deaktiviert werden, etwa weil Inhalte von verifizierten und von anonymen Usern nicht getrennt werden können.

Solange der Wikipedia aber noch keine Kategorie zugeordnet wurde, könne ein Gericht auch nicht darüber urteilen, ob diese Einteilung gerechtfertigt ist, erklärte nun der High Court. Sollte die zuständige Medienaufsicht Ofcom entscheiden, dass Wikipedia nicht zur höchsten Kategorie gehört, „dann wird es keine weiteren Probleme geben“. Andernfalls stehe der Wikimedia Foundation der Weg zu einer rechtlichen Überprüfung offen. Sollte eine Einstufung der Wikipedia auf Basis des Online Safety Acts zur Folge haben, dass die Wikipedia nicht mehr weiter betrieben werden könne, könnte die Regierung verpflichtet sein, eine Ergänzung des Gesetzes oder eine Ausnahmeregelung zu prüfen. Soweit sei es aber bislang nicht.

Der Online Safety Act sorgt seit Wochen für Aufregung in Großbritannien. Das Gesetz verpflichtet Plattformen mit benutzergenerierten Inhalten zur Verifizierung des Alters der Besuchenden, ganz unterschiedliche soziale Netzwerke haben deshalb bereits eine Altersverifizierung angekündigt. Social Media ist auch das eigentliche Ziel der Gesetzgebung; Wikipedia könnte gewissermaßen versehentlich ins Fadenkreuz gelangt sein. „Die Wikipedia ist aufgrund seiner Größe und der dort von Nutzern erstellten Inhalte in den Geltungsbereich der strengeren Vorschriften geraten, obwohl die Verantwortlichen (überzeugend) argumentiert haben, dass sie sich von anderen User-Zu-User-Plattformen unterscheiden“, zitiert die BBC die Datenschutzexpertin Mona Schroedel.


(mho)



Source link

Weiterlesen

Künstliche Intelligenz

„Civilization 7“: Take-Two hofft nach schwachem Launch auf Aufholjagd


Take-Two-CEO Strauss Zelnick hat im Gespräch mit IGN bestätigt, dass „Civilization 7“ einen „langsamen Marktstart“ hatte. Bisher hat der US-Publisher keine Verkaufszahlen des Strategiespiels veröffentlicht. Allerdings lassen Zahlen des inoffiziellen Steam-Analysetools SteamDB einen eher missratenen Launch vermuten.

Auf SteamDB kann man nachschlagen, wie viele Personen ein Spiel aktuell auf Steam zocken. Zudem zeigt das Tool die Spieler-Höhepunkte. Daraus lässt sich grob auf die aktuelle Beliebtheit eines Spiels schließen. „Civilization 7“ wurde in den vergangenen 24 Stunden von maximal 7.700 Spielern gleichzeitig gespielt – deutlich weniger als bei den beiden Vorgängern. „Civ 6“ kommt auf einen 24-Stunden-Peak von 42.000, sogar „Civ 5“ schafft mit 16.000 mehr als doppelt so viele Spieler wie „Civ 7“.

Die aktuellen Spielerzahlen lassen nicht unbedingt auf Verkaufszahlen schließen, aber ein gewisser Zusammenhang dürfte dennoch bestehen. Alarmierende Spielerzahlen zudem, weil auch der Verkauf von Zusatzpaketen und Erweiterungen zum „Civilization“-Geschäftsmodell gehört. Ohne die entsprechende Spielerschaft wird das Take-Two-Studio Firaxis nicht viele DLCs verkaufen können.

Trotz der schwachen Zahlen sieht Take-Two-CEO Strauss Zelnick „Civilization 7“ noch auf Kurs. „Civ war schon immer ein ‚Slow Burn'“, sagte Zelnick dem Spielemagazin. „Derzeit entsprechen unsere Prognosen für den Lifetime Value des Titels sehr genau unseren ursprünglichen Erwartungen für den Titel.“

Das Spiel verbessere sich stetig, führte Zelnick gegenüber IGN aus. „Obwohl wir einen langsamen Start hatten und Änderungen vornehmen mussten – und weitere Änderungen bevorstehen –, habe ich das Gefühl, dass die Akzeptanz bei den Verbrauchern immer besser wird.“ Take-Two habe bei „Civilization 7“ daher ein gutes Gefühl.

Der jüngste Teil der „Civilization“-Reihe war im Februar zu mittelmäßigen Kritiken auf den Markt gekommen. Häufig kritisiert wurde neben dem Interface das Zeitalter-System von „Civ 7“: Ein Spieldurchlauf besteht nicht mehr aus ununterbrochenem Spielfluss mit ein und derselben Fraktion. Zeitalter unterteilen einen „Civ 7“-Spieldurchlauf stattdessen in drei Kapitel: die Antike, das Zeitalter der Erkundung, und die Moderne. Spieler wählen beim Übergang in ein neues Zeitalter unter anderem eine neue Zivilisation aus.

Nutzer sehen „Civilization 7“ deutlich kritischer: Auf Steam empfehlen den Titel nur 47 Prozent, ein für eine Großproduktion vernichtender Wert. Derzeit ist „Civ 7“ auf Steam um 30 Prozent auf 49 Euro rabattiert. „Civilization 6“ gibt es derweil für 6 Euro, „Civilization 5“ kostet 7,50 Euro.


(dahe)



Source link

Weiterlesen

Künstliche Intelligenz

Effiziente Perowskit-Solarzellen ersetzen Wegwerf-Batterien in Indoor-Geräten


Ein Forschungsteam des University College London (UCL) hat in Kooperation mit chinesischen und Schweizer Wissenschaftlern eine Solarzelle auf Perowskit-Basis für Innenräume entwickelt, die bis zu sechsmal effektiver arbeitet als bisherige Indoor-Solarzellen. Vorhandenes Kunstlicht in Innenräumen könnte genutzt werden, um damit etwa Fernbedienungen, Rauchmelder und Sensoren mit Energie zu versorgen, sodass diese keine Wegwerf-Batterien mehr benötigen.

Aktuelle Innenraum-Solarzellen vereinen derzeit noch viele negative Eigenschaften. So sind sie vor allem teuer und ineffizient. Das macht sie untauglich für die Massenanwendung. Dabei gibt es genügend Anwendungsbereiche, um ohnehin anfallendes Kunstlicht dafür zu nutzen, über Solarzellen kleinere Elektronikgeräte mit Strom zu versorgen. Das Problem der massenhaft anfallenden Wegwerf-Batterien in privaten Haushalten, Büros und Produktionsanlagen könnte so gelöst werden.

Das Forschungsteam nutzt Perowskit als Ausgangsmaterial für ihre Solarzellen. Perowskit ist ein recht häufig zu findendes Mineral und entsprechend preisgünstig. Bei Solaranlagen für den Außenbereich hat es sich bereits als vielversprechend erwiesen, solange es keine strukturellen Defekte aufweist. Im Vergleich zu herkömmlicherweise für Solarzellen verwendetes Silizium kann das Mineral so gezüchtet werden, dass es bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbiert. Dadurch ist es für den Einsatz in Räumen mit weniger Licht besser geeignet als Silizium-basierte Solarzellen.

Das Problem bei Perowskit-Solarzellen ist jedoch, dass das Material in seiner Kristallstruktur kleine Defekte, Traps genannt, aufweisen kann, die den Fluss der Elektroden behindern können. Die Forscher fanden jedoch eine Lösung dafür, wie sie in der Studie „Enhancing Indoor Photovoltaic Efficiency to 37.6% Through Triple Passivation Reassembly and n-Type to p-Type Modulation in Wide Bandgap Perovskites“ schreiben, die in Advanced Functional Materials erschienen ist.

Sie fügten beim Züchten der Perowskit-Kristalle Rubidiumchlorid hinzu. Damit konnte ein gleichmäßigeres Wachstum der Kristalle erzielt und die Anzahl der Traps verringert werden. Doch das reichte den Wissenschaftlern nicht aus. Zur Stabilisierung der Ionen des Materials und zur Verhinderung deren Aufspaltung fügten sie zwei organische Ammoniumsalze hinzu: N, N-Dimethyloctylammoniumiodid (DMOAI) und Phenethylammoniumchlorid (PEACl). Beide sorgen dafür, dass die Effizienz weniger beeinträchtigt wird.

Mit den modifizierten Perowskit-Material erstellten die Forscher Indoor-Solarzellen, die in der Lage sind, 37,6 Prozent des Lichts bei rund 1000 Lux in hellen Räumen in Strom umzuwandeln. Nach Angaben der Forscher gelinge dies sechsmal besser als bei den derzeit besten kommerziell erhältlichen Indoor-Solarzellen.

Die Forscher ließen ihre Perowskit-Zellen verschiedene Stresstests durchlaufen. Nach 100 Tagen wiesen die Zellen noch 92 Prozent ihrer Leistung auf, bei herkömmlichen Perowskit-Zellen sind es lediglich 76 Prozent. Die Wissenschaftler errechneten daraus eine potenzielle Nutzungsdauer in kleinen Elektronikgeräten. Bis zu fünf Jahre lang könnten die Solarzellen solche Geräte mit Energie versorgen.

Die Forscher sind von ihren modifizierten Perowskit-Solarzellen für die Nutzung in Innenräumen überzeugt. Es laufen bereits Gespräche mit möglichen industriellen Partnern, um eine kommerzielle Nutzung und eine Massenproduktion zu ermöglichen.


(olb)



Source link

Weiterlesen

Beliebt